Tři veteráni amerického kosmického programu předložili společnosti SpaceX nepříjemné varování: i když se Starship let za letem zlepšuje, jeho současný tepelný štít neumožní dosáhnout tempa startů, které Elon Musk potřebuje pro své nejambicióznější plány.
Dan Rasky, Charles Camarda a Charles Miller se shodují, že keramická ochranná technologie může fungovat pro komerční mise, jako je vypouštění satelitů, ale ne pro to, aby se z lodi Starship stalo vozidlo, které vzlétne, přistane a znovu vzlétne během několika dní, podobně jako letadlo.
Kdo za tímto varováním stojí a proč si zaslouží pozornost
Nejedná se o studii podrobenou recenzi odborníků, ale o technické posouzení opírající se o desítky let zkušeností. Rasky strávil 38 let v Amesově centru NASA a byl spoluvynálezcem materiálu PICA, kompozitu, který chrání kapsle Crew Dragon při návratu do atmosféry. Camarda se kromě toho, že je astronautem, specializoval na systémy tepelné ochrany. Miller je zase již desítky let spojen s programy opakovaně použitelných nosných raket a vedl přechodový tým NASA pro administrativu Trump-Vance. Své závěry zveřejnili v článku na LinkedIn po prostudování snímků z letu č. 13 a odborný portál Ars Technica je převzal.
Co odhalil let č. 13
Minulý pátek loď Starship úspěšně dokončila svůj třináctý zkušební let: vstoupila zpět do atmosféry a řízeně přistála na hladině Indického oceánu. Následné snímky však odhalily znepokojivé známky. Ačkoli se odlomilo jen málo dlaždic, na povrchu byly vidět bílé stopy, které zřejmě pocházely ze spár mezi jednotlivými díly, a navíc byly vidět prasklé dlaždice a poškozené okraje. Tři odborníci odhadují, že poškozeny mohly být desítky či dokonce stovky dlaždic. Rasky se v rozhovoru pro Ars Technica vyjádřil kategoricky: „Současný systém tepelné ochrany lodi Starship je slepá ulička pro všechny mise, které vyžadují úplné a rychlé opětovné použití.“
40 000 dlaždic na oceli: výhody a omezení
Spodní část nové verze Starship V3 je pokryta přibližně 40 000 černých keramických dlaždic, z nichž většina má šestiúhelníkový tvar, a které jsou mechanicky připevněny k konstrukci z nerezové oceli. Jejich úkolem je chránit loď při průletu atmosférou rychlostí blížící se Mach 25, tedy přibližně 30 600 km/h. Na rozdíl od hliníku, který používal raketoplán NASA – opakovaně použitelná loď, která létala v letech 1981 až 2011 – odolává ocel podstatně vyšším teplotám a snáší příležitostnou ztrátu některých dílů, aniž by byla konstrukce okamžitě ohrožena.
Raketoplán NASA se také spoléhal na tisíce lehkých keramických dlaždic, které chránily jeho hliníkový trup. Ačkoli tento systém umožňoval opakované použití raketoplánů, každá mise vyžadovala kontrolu celého povrchu, opravu nebo výměnu poškozených dílů, a tato náročná údržba proměnila každý let v pomalý a nákladný proces, který zmařil očekávání ohledně plynulého provozu.
Skutečná vylepšení, ale nedostatečná pro konečný cíl
Společnost SpaceX nepřestala s vylepšováním. První prototypy lodi Starship neměly ani kompletní tepelný štít a při následných letech se keramický plášť postupně přidával. Po problémech při letu č. 4, kdy se odlomilo několik dlaždic a teplo dokonce spálilo část předního křídla, společnost posílila součásti a přidala záložní ablativní vrstvu. Při následujících misích inženýři záměrně odstranili některé dlaždice a testovali různé konfigurace, aby vyhodnotili chování odkryté oceli, spojů a alternativních materiálů.
Všichni tři autoři uznávají, že společnost SpaceX zdokonalila koncept zděděný od raketoplánu díky odolnějším materiálům, standardizovaným tvarům a konstrukci lépe snášející teplo. Podle jejich názoru by tato úroveň ochrany mohla stačit k nasazení konstelace Starlink V3 a dalších velkých flotil satelitů. Vyjadřují však vážné pochybnosti o tom, zda to bude stačit k provádění stovek či tisíců startů ročně s nízkými náklady, ať už jde o přepravu pasažérů, zásobování základen na Měsíci nebo Marsu, či o vynášení datových center na oběžnou dráhu.
Musk to ví, ale řešení se zatím neblíží
Sám Elon Musk opakovaně přiznal, že opakovaně použitelný tepelný štít představuje „největší zbývající problém“ pro Starship. V únoru to jasně vyjádřil: „Pokud chcete přistát, doplnit palivo a znovu vzlétnout, nemůžete provádět pracnou kontrolu asi 40 000 dlaždic.“ SpaceX nadále investuje do nových keramických složení, jednotnějších dílů a testů během letů, ale odborníci varují, že soukromé úsilí samo o sobě nestačí.
Rasky, Camarda a Miller požadují, aby byl v této oblasti obnoven veřejný výzkum. Podle jejich analýzy Spojené státy již tři desetiletí neprovedly žádnou podstatnou investici do nových opakovaně použitelných systémů pro návraty z oběžné dráhy při rychlostech Mach 25. Velká část dnes dostupné technologie sahá až k raketoplánu, k National Aerospace Plane a k demonstračnímu letounu X-33. NASA sice udržuje určité programy a kapacity v oblasti tepelné ochrany, autoři však trvají na nutnosti základní výzkumné iniciativy zaměřené na materiály schopné odolat opakovaným letům, aniž by každé přistání vyvolalo dlouhou řadu inspekcí a oprav.